환원분위기 열처리가 (Bi,Sb)₂Te₃ 증착박막의 열전특성에 미치는 영향

Efface of Annealing in a Reduction Ambient on Thermoelectric Properties of the (Bi,Sb)₂Te₃ Thin Films Processed by Vacuum Evaporation

환원분위기 열처리가 진공증착법으로 형성한 (Bi,Sb)₂Te₃박막의 열전특성에 미치는 영향을 연구하였다. 환원분위기(50% H₂ + 50% Ar)에서 300℃의 온도로 2시간 유지하여 열처리함으로써 (Bi,Sb)₂Te₃박막의 결정성이 크게 향상되었으며 결정립 크기가 크게 증가하였다. 환원분위기 열처리에 의한 정공농도의 감소에 기인하여 (Bi,Sb)₂Te₃박막의 Seebeck계수가 열처리 전의 ~90μV/K로부터 ~180μV/K으로 증가하였다. 환원분위기 열처리에 의해 (Bi,Sb)₂Te₃ 박막의 출력인자(power factor)가 5배에서 16배 정도 향상되었으며, 환원분위기 열처리 후 (Bi,Sb)₂Te₃ 박막은 18.6×10⁻⁴W/K²-m의 최대 출력인자를 나타내었다.

Effects of annealing process in a reduction ambient on thermoelectric properties of the (Bi,Sb)₂Te₃ thin films prepared by thermal evaporation have been investigated. With annealing at 300℃ for 2 hrs in a reduction ambient(50% H₂+50% Ar), the crystallinity of the (Bi,Sb)₂Te₃ thin films were substantially improved with remarkable increase in the grain size. Seebeck coefficients of the (Bi,Sb)₂Te₃ thin films increased from~90μV/K to ~180μV/K with annealing in the reduction ambient due to decrease in the hole concentration. Power factors of the (Bi,Sb)₂Te₃ thin films were remarkably improved for 5~16 times with annealing in the reduction atmosphere. After annealing in the reduction ambient, a (Bi,Sb)₂Te₃ evaporated film exhibited a maximum power factor of 18.6×10⁻⁴W/K²-m.